JP5180555B2 - 位置決め装置、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体や液晶等のデバイスを製造する工程で用いられる位置決め装置、露光装置及びデバイス製造方法に関する。

図８は、従来の露光装置に用いられる位置決め装置の構成を示す図である。

１０は定盤上を移動可能なステージ、２０はステージ１０の位置決めを行うアクチュエータである。３０は、アクチュエータ２０に電流供給を行うドライバ、４０１及び４０２は電流供給路となる電線である。５０はステージ１０を所望の位置に位置決めするようにサーボ制御を行う制御器である。

制御器５０は、ステージ１０に設けられた位置検出装置（図示せず）からの位置情報と目標位置との差分からドライバ３０に対してアクチュエータ２０の電流目標値を出力する。ドライバ３０は、電流制御回路（図示せず）を持ち、入力した電流目標値に電流出力が追従するように制御を行う。

アクチュエータ２０のタイプは主に２種類ある。第１のタイプは、モータコイル部をステージ１０内、すなわち可動部にもつムービングコイル型である。第２のタイプは、モータコイル部が非可動部にあり、ステージ１０はマグネット部などを持ち電流供給を受けない、ムービングマグネット型である。ムービングコイル型の場合、電線４０１、４０２は可動部と非可動部とを結ぶことになる。例えば図８では、電線４０１は固定された電線であるのに対し、電線４０２は、可動部と固定された電線４０１とを結ぶことになり、可動部の移動に伴って屈曲運動や摺動をする。

ところで、制御器５０のステージ１０に対するサーボ制御に何らかの異常が発生した場合は、緊急停止しなければならない。サーボ制御が継続不可能な場合は、ブレーキ回路６０を構成しておき、非サーボ制御系統によるステージ１０のブレーキングを行なければならない。モータコイル短絡時に発生する逆起電力によりステージ１０の制動力となるようなモータコイル電流を発生させてブレーキングする手法をとるのが一般的である。このようなブレーキ回路６は高電圧、高電流回路となり回路基板自体が大きくなる傾向にある。したがって、ムービングコイル方式、ムービングマグネット方式のどちらの場合でも、ブレーキ回路６０は非可動部に設置される場合が多い。

特開２０００−１６１９９号公報 特開２００６−３１８６９８号公報

電線４０１、４０２は、経年劣化、メンテ時作業ミス、また特にムービングコイル型モータの可動部配線部分は摺動、屈曲の繰り返しによる強度劣化により、断線することがある。アクチュエータ２０は推力向上や軸数により複数のモータコイルを具備していることが多いが、複数の電線のうち１本、ないしは一部分が切れてしまうと、モータの制動力が低下する。

さらに、ブレーキ回路６０とモータコイル部との間が断線してしまうと、コイル短絡時の逆起電力により発生する制動用電流が流れなくなり、その結果、ブレーキ制動力が低下する。

異常時のステージ制動力が低下して制動距離が増加すれば、ステージ１０が周囲の構造体に接触する確率が増し、周囲の構造体又はステージ１０内の部品破損に繋がる可能性がある。

電線部の周囲にある構造物と擦れることで最も切れやすい最外殻に、断線検知線を入れて断線検知を行う手法（特許文献１参照）や、周囲の電線より切れやすい断線予知信号線を用いる手法（特許文献２参照）もある。しかし、特に摺動、屈曲を繰り返す可動部配線は、どこに最も応力負荷がかかるのかを特定することは難しく、検知線が最初に断線するとは限らない。

したがって、本発明の目的は、テーブルを駆動するアクチュエータへの電流供給路の断線の検知を、簡単な構成でかつ確実に行うことができる位置決め装置を提供することである。

本発明の一側面に係る位置決め装置は、定盤上を移動可能なステージと、前記ステージを駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータに電流を供給するドライバと、前記ドライバと前記アクチュエータとの間を接続する電流供給路と、前記電流供給路の断線を検知する検知部とを備え、前記電流供給路は、複数の往路電線と、複数の復路電線とを含み、前記検知部は、前記複数の往路電線のうちの少なくとも１つの往路電線と、前記複数の復路電線のうちの少なくとも１つの復路電線との電流合計値に基づいて前記電流供給路の断線を検知することを特徴とする。

テーブルを駆動するアクチュエータへの電流供給路の断線の検知を、簡単な構成でかつ確実に行うことができる位置決め装置が提供される。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決手段として必須のものであるとは限らない。

（第１の実施形態）
図１は本実施形態における位置決め装置の構成を示す図である。

１は定盤上を移動可能なステージ、２はステージ１の位置決めを行うべくステージ１を駆動するアクチュエータである。アクチュエータ２は、ステージ１に設けられる可動子２１と定盤に設けられる固定子２２とからなり、本構成では可動子２１にモータコイルがあるムービングコイル型のモータを採用している。

３はアクチュエータ２に電流供給を行うドライバ、４１及び４２はそれぞれ、電流供給路である第１の電線及び第２の電線である。第２の電線４２は可動部（すなわちステージ１）と非可動部との間に接続されており、ステージ１の移動に伴い頻繁に屈曲運動、摺動を繰り返すことになる。また、５はステージ１を所望の位置に位置決めするようにサーボ制御を行う制御器である。

本実施形態では、第２の電線４２は途中から経路が二又に分かれている。すなわち第２の電線４２は複数の経路を有する。第２の電線４２の二又に分かれている部分には、電流検知基板７が構成されている。また、第１の電線４１と第２の電線４２との間にはブレーキ回路６が構成されている。制御器５にて何らかのトラブルでサーボ制御の持続ができなくなり、ステージ１を緊急停止しなければならない場合、可動子２１のモータコイルを短絡させ電磁誘導による逆起電力を発生させ電流を流し、制動力を発生させる。

本実施形態におけるアクチュエータ２は単相コイルモータである。図２、図３、図４に、モータコイル、第２の電線４２、電流検知基板７を含む部分の概略図を示す。第２の電線４２は途中から電流の往路、復路ともに二又に分かれる。すなわち、往路の電線は第１往路電線４２１と第２往路電線４２２で構成され、復路の電線は第１復路電線４２３と第２復路電線４２４で構成される。４２１〜４２４はそれぞれ全経路で略同一の電気抵抗値を持つものとする。したがって、この第２の電線４２に電流Ｉが流れる場合には通常、４２１〜４２４のそれぞれには電流値Ｉ／２が流れる。

この構成によれば、図３のように第１往路電線４２１が切れても、第２往路電線４２２に電流Ｉを流すことができるので、モータコイルへの電流を継続して供給でき、ステージ１の制動を行うことができる。第２往路電線４２２が切れた場合や、図４のように、第１復路電線４２３又は第２復路電線４２４のどちらかが切れた場合も同様である。

図２、図３、図４において、電流検知基板７は経路が二又になっている途中に設けられている。電流検知基板７内には、ホール素子や電流計測アンプなどの素子を用いて第２往路電線４２２と第１復路電線４２３の電流合算値を求める検知部としての電流検出器８が構成されている。

図２のように断線が起こっていない場合、電流検出器８で検出される電流合算値はＩ／２−Ｉ／２＝０である。しかし、図３のように第１往路電線４２１が断線した場合、第２往路電線４２２に電流Ｉが流れ、第１復路電線４２３には電流Ｉ／２が流れたままなので、電流合算値はＩ−Ｉ／２＝Ｉ／２となる。

また、図４のように第１復路電線４２３が断線した場合は、第２往路電線４２２には電流Ｉ／２が流れるが、第１復路電線４２３に流れる電流は０なので、電流合算値はＩ／２−０＝Ｉ／２となる。第２往路電線４２２、第２復路電線４２４が断線しても同様である。

上記のように、通常時と断線時では電流検出器８で検出される電流合算値が異なる。したがって、電流検出器８で検出される電流合算値によって断線の有無を判断することができる。

このように本実施形態によれば、二重化した経路の１系統において断線が発生してもアクチュエータ２のモータコイル部への電流供給を継続することができ、ステージ１を制動し、安全に停止させることができる。なお、このように経路を冗長化しても、その電流検出器８を系統数分用意する必要はなく、回路規模の増加は最小限で済む。また、断線が検知された場合、露光装置を制御する上位システムに通知し、装置のシーケンス停止、部品交換要求を行うことができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態における位置決め装置の構成については、図１を援用する。ただし、アクチュエータ２の可動子２１はモータコイル３相をスター結線した３相モータである。

図５、図６、図７にモータコイル、第２の電線４２、電流検知基板７を含む部分の概略図を示す。第２の電線４２は途中から３相それぞれが二又に分かれる。ここで、コイルをＡ相、Ｂ相、Ｃ相とする。３相モータの各相のモータコイルとドライバ３とはそれぞれ電線で接続される。３つの電線はそれぞれ、複数の経路を含む。具体的には、Ａ相に電流を供給する電線は、第１のＡ相電線４２５と第２のＡ相電線４２８で構成される。Ｃ相に電流を供給する電線は、第１のＣ相電線４２６と第２のＣ相電線４２９で構成される。また、Ｂ相に電流を供給する電線は、第１のＢ相電線４２７と第２のＢ相電線４３０で構成される。４２５〜４３０はそれぞれ全経路で略同一の電気抵抗値を持つものとする。したがって、Ａ相に流れる全電流をＩａ、Ｂ相に流れる全電流をＩｂ、Ｃ相に流れる全電流をＩｃとすると、二又に分かれた経路にはそれぞれ全電流の１／２が流れる。また、Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＝０となる。

この構成によれば、図６のように、例えば第１のＡ相電線４２５が断線しても、第２のＡ相電線４２８に電流Ｉａを流すことができるので、モータコイルへの電流を継続して供給でき、ステージ１の制動を行うことができる。その他の電線（４２６〜４３０）のうち１本が断線した場合も同様である。

図５、図６、図７において、電流検知基板７は経路が二又になっている途中に設けられている。電流検知基板７内には、ホール素子や電流計測アンプなどの素子を用いて、３つの電線のそれぞれから少なくとも１つずつ選択される経路の電流合計値を求める電流検出器８が構成されている。図示の例では、電流検出器８は、第２のＡ相電線４２８、第２のＣ相電線４２９、第２のＢ相電線４３０の電流合算値を求めるように構成されている。

図５のように断線が起こっていない場合、電流検出器８で検出される電流合算値はＩａ／２＋Ｉｂ／２＋Ｉｃ／２＝０である。しかし、図６のように第１のＡ相電線４２５が断線した場合、第２のＡ相電線４２８に電流Ｉａが流れ、電流合算値はＩａ＋Ｉｂ／２＋Ｉｃ／２＝Ｉａ／２となる。

また、図７のように第２のＡ相電線４２８が断線した場合、第１のＡ相電線４２５に電流Ｉａが流れ、第１のＡ相電線４２８に流れる電流値は０になるので、電流合算値はＩｂ／２＋Ｉｃ／２となる。その他の経路（４２６、４２７、４２９、４３０）が断線しても同様である。

第１の実施形態と同じく、上記のように通常時と断線時では電流検出器８で検知される電流合算値が異なる。したがって、電流検出器８で検出される電流合計値によって断線の有無を判断することができる。

本実施形態においても第１の実施形態と同じく、二重化した経路の１系統において断線が発生してもアクチュエータ２のモータコイル部への電流供給を継続することができ、ステージ１を制動し、安全に停止させることができる。なお、このように経路を冗長化しても、その電流検出器８は系統数分用意する必要はなく、回路規模の増加は最小限で済む。また、断線が検知された場合、露光装置を制御する上位システムに通知し、装置のシーケンス停止、部品交換要求を行うことができる。

なお、上述した第１の実施形態、第２の実施形態においては、第２の電線４２の経路を二又に分けたが、それ以上の冗長化を行っても同様の効果が得られる。すなわち、アクチュエータへの電流供給路である電線をｎ個の経路に冗長化し、冗長化された電線のうちの少なくとも１経路の電流を監視することで断線を検知することができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の位置決め装置が適用される例示的な露光装置を説明する。

露光装置は、図９に示されるように、照明装置５０１、原版（フォトマスク）であるレチクルを搭載したレチクルステージ５０２、投影光学系５０３、ウエハを搭載したウエハステージ５０４とを有する。露光装置は、レチクルに形成された回路パターンをウエハに投影露光するものであり、ステップアンドリピート投影露光方式またはステップアンドスキャン投影露光方式であってもよい。

照明装置５０１は、回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約193nmのArFエキシマレーザ、波長約248nmのKrFエキシマレーザ、波長約153nmのF2エキシマレーザなどを使用することができる。もっとも、レーザの種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、YAGレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、１または２以上の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。照明光学系はマスクを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。

投影光学系５０３は、複数のレンズ素子のみからなる光学系でもよいし、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）としてもよい。さらには、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系や、全ミラー型の光学系等を使用することもできる。

レチクルステージ５０２及びウエハステージ５０４は、たとえばリニアモータによって移動可能である。ステップアンドスキャン投影露光方式の場合には、それぞれのステージは同期して移動する。また、レチクルのパターンをウエハ上に位置合わせするためにウエハステージ及びレチクルステージの少なくともいずれかに別途アクチュエータを備える。ここで、レチクルステージ５０２及びウエハステージ５０４の少なくともいずれか一方は、上述の実施形態における位置決め装置が適用される。

このような露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用されうる。

次に、図１０及び図１１を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施形態を説明する。図１０は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。

ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップＳ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスクを製作する。ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。ステップＳ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップＳ６（検査）では、ステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップＳ７）される。

図１１は、ステップＳ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップＳ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。ステップＳ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップＳ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

実施形態における位置決め装置の構成を示す図である。 第１の実施形態の位置決め装置におけるモータコイル、第２の電線、電流検知基板を含む部分の概略図である。 第１の実施形態における第１往路電線が断線した場合の例を示す図である。 第１の実施形態における第１復路電線が断線した場合の例を示す図である。 第２の実施形態の位置決め装置におけるモータコイル、第２の電線、電流検知基板を含む部分の概略図である。 第２の実施形態における第１往路電線が断線した場合の例を示す図である。 第２の実施形態における第１復路電線が断線した場合の例を示す図である。 従来の位置決め装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態における露光装置の構成を示す図である。 露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャートである。 図１０のフローチャートのステップＳ４におけるウエハプロセスの詳細なフローチャートである。

符号の説明

１ ステージ
２ アクチュエータ
２１ 可動子
２２ 固定子
３ ドライバ
４１ 第１の電線
４２ 第２の電線
５ 制御器
６ ブレーキ回路
７ 電流検知基板
８ 電流検出器

Claims (4)

1. 定盤上を移動可能なステージと、
   前記ステージを駆動するアクチュエータと、
   前記アクチュエータに電流を供給するドライバと、
   前記ドライバと前記アクチュエータとの間を接続する電流供給路と、
   前記電流供給路の断線を検知する検知部と、
   を備え、
   前記電流供給路は、複数の往路電線と、複数の復路電線とを含み、
   前記検知部は、前記複数の往路電線のうちの少なくとも１つの往路電線と、前記複数の復路電線のうちの少なくとも１つの復路電線との電流合計値に基づいて前記電流供給路の断線を検知する
   ことを特徴とする位置決め装置。
2. 前記アクチュエータは、前記定盤に設けられる固定子と、前記ステージに設けられる可動子とを含み、前記電流供給路は、前記可動子と前記ドライバとの間を接続するものであることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
3. レチクルステージに搭載されたレチクルのパターンをウエハステージに搭載されたウエハに投影する露光装置であって、
   請求項１又は２に記載の位置決め装置を用いて、前記レチクルステージ及び前記ウエハステージの少なくともいずれか一方の位置決めを行うことを特徴とする露光装置。
4. 請求項３に記載の露光装置を用いてウエハを露光する工程と、
   前記ウエハを現像する工程と、
   を有することを特徴とするデバイス製造方法。

Images